申请/专利权人：苏州工业职业技术学院

申请日：2017-05-27

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN106990021B

主分类号：G01N11/12

分类号：G01N11/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2017.08.22#实质审查的生效;2017.07.28#公开

摘要：本发明涉及一种滚落式粘度自动测量装置，包括支撑架、保温套、水浴连接管、温度计、试液管、第一接近传感器、第二接近传感器、键盘、显示屏、控制主板和若干个测量球，保温套安装在支撑架上，水浴连接管与所述保温套相连通，温度计伸入所述保温套内，试液管贯穿所述保温套且倾斜设置，控制主板通过第一组IO接口与第一接近传感器、第二接近传感器相连接，控制主板通过第二组IO接口与所述键盘相连接，控制主板通过第三组IO接口与所述显示屏相连接。本发明还涉及一种滚落式粘度自动测量方法。本发明计时点准确，误差小；自动测量，每次测量时刻和测量精度都相同，重复性好；自动计算粘度并显示，免去人工计算的繁琐和可能导致的错误。

主权项：1.一种滚落式粘度自动测量装置，其特征在于：包括支撑架、保温套、水浴连接管、温度计、试液管、第一接近传感器、第二接近传感器、键盘、显示屏、控制主板和若干个测量球，所述保温套安装在所述支撑架上，所述水浴连接管与所述保温套相连通，所述温度计伸入所述保温套内，所述试液管贯穿所述保温套且倾斜设置，所述控制主板通过第一组IO接口与所述第一接近传感器、第二接近传感器相连接，所述控制主板通过第二组IO接口与所述键盘相连接，所述控制主板通过第三组IO接口与所述显示屏相连接；所述第一接近传感器和第二接近传感器均安装在所述试液管的中间段；所述滚落式粘度自动测量装置的测量方法，包括以下步骤：（1）测量试液管与水平面之间的倾斜角度θ、试液管的内径D、测量球的直径d，并计算测量球的密度ρb和被测液体的密度ρ；（2）对保温套进行水浴以调节温度，等待至温度满足测量要求，开启电源；（3）根据显示屏给出的提示，通过键盘输入试液管与水平面之间的倾斜角度θ、试液管的内径D、测量球的直径d、测量球的密度ρb和被测液体的密度ρ，并确认；（4）使测量球沿试液管的内管壁自由滚落依次经过第一接近传感器和第二接近传感器的测量区域，将测量球刚刚进入和完全退出第一接近传感器的测量区域的位置分别记为A、B，将测量球刚刚进入和完全退出第二接近传感器的测量区域的位置分别记为C、D，通过中断方式分别记录四点的时刻tA、tB、tC、tD；（5）控制主板自动计算测量球通过AC这段距离的速度VAC和BD这段距离的速度VBD，当VAC与VBD之差与速度平均值V平均的比值小于或等于1%且速度平均值V平均小于或等于1.67mms时，认为测量条件满足，则利用相应的粘度公式计算出液体的粘度；否则，认为测量球不满足测量条件，通过显示屏给出相应提示，更换测量球重新进行测量。

全文数据：一种滚落式粘度自动测量装置及方法技术领域[0001]本发明涉及液体粘度测量领域，尤其涉及一种滚落式粘度自动测量装置及方法。背景技术[0002]化工及食品行业的很多产品，如乳胶、浆液、糖液、酒及一些特定配方的大分子聚合物等液体的粘度是其产品的基本性质之一。常用的粘度测量方法有毛细管法、旋转法和落球法。毛细管法一般响应时间较长，容易被液体内的小颗粒堵塞。旋转法测量精度较低，而且会破坏分子间的相互作用。落球法响应时间适中，测量球在液体中缓慢匀速运动，液体分子间的相互作用不被破坏，能客观准确的反应液体的静态下的粘度，故在化工和食品等行业被广泛采用。[0003]滚落式粘度测量方法是将测量球从装有试液的倾斜管子中沿管壁滚落，其滚落速度与粘度成正比，通过测量球的滚落速度来求粘度。传统做法是在测量管的管壁上刻画出几条距离相同的标线，使用秒表依次记录小球通过几条标线之间的时间间隔，从而将对速度的测量转化为对时间的测量。当记录下时间后，再将试液管倾斜角度、小球的直径、密度、被测液体的密度以及时间等代入相应的经验公式，即得到被测液体的相对粘度。最常用的滚落式落球粘度计是霍勃勒落球粘度计，为使测量尽可能准确，该粘度计在测量管的管壁上刻画出三条距离相同的标线，以增加所测时间间隔的数据量，便于判断和平均，但因为采用秒表目测计时，所以测量误差很大，对于不透明液体，则几乎无法测量。卢斯卡落球粘度计是也是滚落球粘度计的一种，该粘度计在测量管中充满被测液体，测量管可旋转，上下底轮流作为测量管的底部，使用电子计量小球从顶滚落至底所花费的时间，该方法测量时间虽然精确，但受上下底的影响较大，且包括非匀速运行阶段，原理上误差无法避免，所以测量精度也不高。发明内容[0004]本发明克服了现有技术的不足，提供一种滚落式粘度自动测量装置及方法，可用于对各种高粘度液体粘度进行精确、自动和快速的测量，对不透明液体粘度的测量具有其它测量装置和方法所不具备的优势。[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:一种滚落式粘度自动测量装置，包括支撑架、保温套、水浴连接管、温度计、试液管、第一接近传感器、第二接近传感器、键盘、显示屏、控制主板和若干个测量球，所述保温套安装在所述支撑架上，所述水浴连接管与所述保温套相连通，所述温度计伸入所述保温套内，所述试液管贯穿所述保温套且倾斜设置，所述控制主板通过第一组IO接口与所述第一接近传感器、第二接近传感器相连接，所述控制主板通过第二组IO接口与所述键盘相连接，所述控制主板通过第三组IO接口与所述显示屏相连接。[0006]本发明一个较佳实施例中，一种滚落式粘度自动测量装置进一步包括所述第一接近传感器和第二接近传感器安装在所述试液管的同一侧外壁上。[0007]本发明一个较佳实施例中，一种滚落式粘度自动测量装置进一步包括所述第一接近传感器的感应面和第二接近传感器的感应面处于同一平面。[0008]本发明一个较佳实施例中，一种滚落式粘度自动测量装置进一步包括所述第一接近传感器的感应面和第二接近传感器的感应面均紧贴所述试液管且平行于所述试液管的轴线。[0009]本发明一个较佳实施例中，一种滚落式粘度自动测量装置进一步包括所述第一接近传感器和第二接近传感器均安装在所述试液管的中间段。[0010]本发明一个较佳实施例中，一种滚落式粘度自动测量装置进一步包括所述第一接近传感器与第二接近传感器之间的安装距离不小于50_。[0011]本发明一个较佳实施例中，一种滚落式粘度自动测量装置进一步包括所述测量球采用金属材质制成。[0012]—种滚落式粘度自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1测量试液管与水平面之间的倾斜角度Θ、试液管的内径D、测量球的直径d，并计算测量球的密度Pb和被测液体的密度P;2对保温套进行水浴以调节温度，等待至温度满足测量要求，开启电源；3根据显示屏给出的提示，通过键盘输入试液管与水平面之间的倾斜角度Θ、试液管的内径D、测量球的直径d、测量球的密度Pb和被测液体的密度P，并确认；4使测量球沿试液管的内管壁自由滚落依次经过第一接近传感器和第二接近传感器的测量区域，将测量球刚刚进入和完全退出第一接近传感器的测量区域的位置分别记为A、B，将测量球刚刚进入和完全退出第二接近传感器的测量区域的位置分别记为C、D，通过中断方式分别记录四点的时刻tA、tB、tc、tD;5控制主板计算测量球通过AC这段距离的速度VAC和BD这段距离的速度Vbd，当Vac与Vbd之差与速度平均值^%$!的比值小于或等于1%且速度平均值V平均小于或等于1.67mms时，认为测量条件满足，则利用相应的粘度公式计算出液体的粘度;否则，认为测量球不满足测量条件，通过显示屏给出相应提示，更换测量球重新进行测量。[0013]本发明一个较佳实施例中，一种滚落式粘度自动测量方法进一步包括在进行所述步骤（1之前，进行程序初始化阶段，定义控制主板连接到显示屏的输出接口、连接到键盘的输入接口、连接到第一接近传感器和第二接近传感器的中断输入接口，设置上下沿触发的中断方式，并使能中断。[0014]本发明具有以下有益效果：1第一接近传感器和第二接近传感器反应灵敏，测量点设置为试液管的中间段，消除误差，采用电子自动感应方法进行计时，消除秒表计时的各种测量误差和随机误差，计时点准确，误差小；2自动测量，每次测量时刻和测量精度都相同，重复性好；3若测量球选择不合适，可以通过显示屏提示重新选择测量球进行测量，避免误判；4自动计算粘度并显示，免去人工计算的繁琐和可能导致的错误；5可用于对各种高粘度液体粘度的精确测量，对于不透明液体的测量具有其它测量方法所不具备的优势，在化工行业具有广阔的前景；6不仅可应用到基于落体法进行粘度测量的滚落式、直落式和升球等粘度计，还可应用于其它基于落体法进行粘度测量的粘度测量仪器。附图说明[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。[0016]图1是本发明的优选实施例的结构示意图；图2是本发明的优选实施例的工作原理示意图；图3是本发明的优选实施例的工作流程图；图中：2、支撑架，4、保温套，6、水浴连接管，8、温度计，10、试液管，12、第一接近传感器，14、第二接近传感器，16、键盘，18、显示屏，20、控制主板，22、测量球，24、第一组IO接口，26、第二组IO接口，28、第三组IO接口。具体实施方式[0017]现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。[0018]如图1、图2所示，一种滚落式粘度自动测量装置，包括支撑架2、保温套4、水浴连接管6、温度计8、试液管10、第一接近传感器12、第二接近传感器14、键盘16、显示屏18、控制主板20和若干个测量球22，保温套4四周封闭、内部中空，保温套4安装在支撑架2上，水浴连接管6与保温套4相连通，温度计8伸入保温套4内，用于测量保温套4内水浴温度，试液管10贯穿保温套4且倾斜设置，第一接近传感器12和第二接近传感器14均用于检测测量球22是否进入感应区域，且反应灵敏，控制主板20通过第一组IO接口24与第一接近传感器12、第二接近传感器14相连接，控制主板20通过第二组IO接口26与键盘16相连接，控制主板20通过第三组IO接口28与显示屏18相连接。[0019]为了准确感应测量球22，提高测量精度，本发明优选第一接近传感器12和第二接近传感器14安装在试液管10的同一侧外壁上。进一步优选第一接近传感器12的感应面和第二接近传感器14的感应面处于同一平面。第一接近传感器12的感应面和第二接近传感器14的感应面均紧贴试液管10且平行于试液管10的轴线。第一接近传感器12和第二接近传感器14均安装在试液管10的中间段。第一接近传感器12与第二接近传感器14之间的安装距离L不小于50mm〇[0020]为了提高第一接近传感器12和第二接近传感器14的反应速度，本发明优选测量球22采用金属材质制成，第一接近传感器12和第二接近传感器14均能瞬时感应金属材质的测量球22。[0021]如图3所示，基于上述的滚落式粘度自动测量装置的测量方法，包括以下步骤：1进行程序初始化阶段，定义控制主板20连接到显示屏18的输出接口、连接到键盘16的输入接口、连接到第一接近传感器12和第二接近传感器14的中断输入接口，设置上下沿触发的中断方式，并使能中断；2测量试液管10与水平面之间的倾斜角度Θ、试液管10的内径D、测量球22的直径d，并计算测量球22的密度Pb和被测液体的密度P;具体的，试液管10与水平面之间的倾斜角度Θ能够按GBT10247-2008《粘度测量方法》进行测量得到，一般设计为80°，试液管10的直径D和测量球22的直径d能够用游标卡尺进行测量得到，测量球22的密度Pb通过测量球22的质量与测量球22的体积的比值得到，被测液体的密度P通过被测液体的质量与被测液体的体积的比值得到；3对保温套4进行水浴以调节温度，等待至温度满足测量要求，开启电源；4根据显示屏18给出的提示，通过键盘16输入试液管10的倾斜角度Θ、试液管10的内径D、测量球22的直径d、测量球22的密度Pb和被测液体的密度P，并确认；5使测量球22沿试液管10的内管壁自由滚落依次经过第一接近传感器12和第二接近传感器14的测量区域，立刻向控制主板20发出信号，将测量球22刚刚进入和完全退出第一接近传感器12的测量区域的位置分别记为A、B，将测量球22刚刚进入和完全退出第二接近传感器14的测量区域的位置分别记为C、D，通过中断方式分别记录四点的时刻tA、tB、tc、tD;6控制主板20计算测量球22通过AC这段距离的速度Vac和BD这段距离的速度Vbd，Vac=Lactc_tA，Vbd=LbdtD_tB，Lac=Lbd=L，L为第一接近传感器12与第二接近传感器14的安装距离，当VAC与Vbd之差与速度平均值V平均的比值小于或等于1%且速度平均值V平均小于或等于1.67mms时，认为测量条件满足，则利用相应的粘度公式计算出液体的粘度；否贝IJ，认为测量球22并非缓慢匀速运动，认为测量球22不满足测量条件，通过显示屏18给出相应提示，更换测量球重新进行测量。其中的V平均=Vac+Vbd2，粘度的计算公式为：[0022]以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

权利要求：1.一种滚落式粘度自动测量装置，其特征在于:包括支撑架、保温套、水浴连接管、温度计、试液管、第一接近传感器、第二接近传感器、键盘、显示屏、控制主板和若干个测量球，所述保温套安装在所述支撑架上，所述水浴连接管与所述保温套相连通，所述温度计伸入所述保温套内，所述试液管贯穿所述保温套且倾斜设置，所述控制主板通过第一组IO接口与所述第一接近传感器、第二接近传感器相连接，所述控制主板通过第二组IO接口与所述键盘相连接，所述控制主板通过第三组IO接口与所述显示屏相连接。2.根据权利要求1所述的一种滚落式粘度自动测量装置，其特征在于:所述第一接近传感器和第二接近传感器安装在所述试液管的同一侧外壁上。3.根据权利要求2所述的滚落式粘度自动测量装置，其特征在于:所述第一接近传感器的感应面和第二接近传感器的感应面处于同一平面。4.根据权利要求3所述的一种滚落式粘度自动测量装置，其特征在于:所述第一接近传感器的感应面和第二接近传感器的感应面均紧贴所述试液管且平行于所述试液管的轴线。5.根据权利要求4所述的一种滚落式粘度自动测量装置，其特征在于:所述第一接近传感器和第二接近传感器均安装在所述试液管的中间段。6.根据权利要求5所述的一种滚落式粘度自动测量装置，其特征在于，所述第一接近传感器与第二接近传感器之间的安装距离不小于50_。7.根据权利要求1所述的一种滚落式粘度自动测量装置，其特征在于，所述测量球采用金属材质制成。8.—种采用如权利要求1-7中任一项所述的滚落式粘度自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1测量试液管与水平面之间的倾斜角度Θ、试液管的内径D、测量球的直径d，并计算测量球的密度Pb和被测液体的密度P;2对保温套进行水浴以调节温度，等待至温度满足测量要求，开启电源；3根据显示屏给出的提示，通过键盘输入试液管与水平面之间的倾斜角度Θ、试液管的内径D、测量球的直径d、测量球的密度Pb和被测液体的密度P，并确认；4使测量球沿试液管的内管壁自由滚落依次经过第一接近传感器和第二接近传感器的测量区域，将测量球刚刚进入和完全退出第一接近传感器的测量区域的位置分别记为A、B，将测量球刚刚进入和完全退出第二接近传感器的测量区域的位置分别记为C、D，通过中断方式分别记录四点的时刻tA、tB、tc、tD;5控制主板自动计算测量球通过AC这段距离的速度VAC和BD这段距离的速度VBD，当VAC与VBD之差与速度平均值V平均的比值小于或等于1%且速度平均值V平均小于或等于1.67mms时，认为测量条件满足，则利用相应的粘度公式计算出液体的粘度;否则，认为测量球不满足测量条件，通过显示屏给出相应提示，更换测量球重新进行测量。9.根据权利要求8所述的一种滚落式粘度自动测量方法，其特征在于，在进行所述步骤1之前，进行程序初始化阶段，定义控制主板连接到显示屏的输出接口、连接到键盘的输入接口、连接到第一接近传感器和第二接近传感器的中断输入接口，设置上下沿触发的中断方式，并使能中断。

百度查询： 苏州工业职业技术学院 一种滚落式粘度自动测量装置及方法

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